新型鈦基二氧化鉛電極之中間層
發(fā)布時(shí)間: 2022-12-12 瀏覽:1182
新型電極與舊式電極很大區(qū)別之處在于在底與表面層之間增設(shè)中間層。
在堿性溶液中進(jìn)行電沉積,PbO2只電沉積α型結(jié)晶,在特定條件下可得到完全沒(méi)有畸變的 α-PbO2層,可得到牢固的電沉積層。和 β-
PbO2相比較,α-PbO2導(dǎo)電性、耐蝕性較差,因此不能單獨(dú)使用,可使用α-PbO2作為中間層。
以前,PbO2鍍層壽命短,以及容易從電極剝離,是因?yàn)殄儗又写嬖趦?nèi)部畸變(相當(dāng)于內(nèi)部應(yīng)力)造成的。使用偏差儀測(cè)定其電積應(yīng)力,從儀表中陽(yáng)極自由端位置變化大小可求得應(yīng)力值。對(duì)電積時(shí)的陽(yáng)極電位、i、NaOH、Pb2+濃度、溫度、攪拌對(duì)電積應(yīng)力的影響進(jìn)行研究,研究結(jié)果表明:
?。?)電積應(yīng)力有拉力和壓力兩種;
?。?)在一定條件下電沉積時(shí),應(yīng)力呈直線變化,大小和方向均保持一定;
(3)特別重要的是,將電沉積條;件之一,例如將電位由小向大改變時(shí),應(yīng)力會(huì)從拉力向壓力連續(xù)變化,即必然存在應(yīng)力為零的電位值,因而可制得不存在畸變的a-PbO2。
通常α型、β型內(nèi)部都存在畸變,但在特定條件下電沉劇時(shí),只限于α 型完全不會(huì)產(chǎn)生電積畸變。NaOH 4mol/L,pb2+濃度 145mol/L,40℃,緩慢攪拌情況下,陽(yáng)極電位在 260mv(ws.SCE)左右,可得到不存在畸變的 α-PbO2層,見(jiàn)圖3-5。
圖3-5 陽(yáng)極電位的影響
中間層作用是增強(qiáng)二氧化鉛鍍層與電極基體結(jié)合的牢固度,以及緩和鍍層中電積畸變的產(chǎn)生。
由于 Pb4+的金屬離子半徑比金屬基體或底層的鈦、錫、鉭和鈮的離子半徑大(0.01 ~0.02nm),離子半徑大小相差較大,其錯(cuò)位極大,而且全部是金紅石型氧化物,有相同的晶體構(gòu)型,氧化物之間的匹配性很差,使結(jié)合性能變差。使用不存在電積變的 α-PbO2作中間層,α-PbO2的氧-氧原子間距離處于TiO2和β-PbO,之間,對(duì)兩者都較為合適。實(shí)際上使用 α-Pbo2,可提基體和鍍層之間的結(jié)合牢固度,緩和電積畸變的產(chǎn)生,還可使面層中的 β-PbO2分布均勻。
底層使用鈦鉭復(fù)合氧化物時(shí),α-Pb02中間層的作用是,鈦鉭復(fù)合氧化物主要成分是TiO2,屬金紅石型結(jié)晶,晶格常數(shù)α=0.459mm,c=0.2959nm。表面層的 β-PbO2與底層的 TiO2同屬四方晶體,β-PbO2晶格常數(shù)α=0.495mm,c=0.339mm。雖然屬同一結(jié)晶體系,但晶體錯(cuò)位極大,這是由鈦和鉛離子半徑分別為0.61 ×10-m 和0.78 ×10~10m,半徑大小相差太大造成的。因此,TiO2和β-PbO2雖然屬同一晶系,但得不到性能良好的沉積層,而且畸變大,和基體結(jié)合不夠緊密??紤]使用中間層α-PbO2,α-PbO,2結(jié)構(gòu)中氧-氧原子間距離在 TiO2和 β-PbO2
兩者之間,對(duì)雙方都能很好地適合。
在α-PbO2中間層上電沉積 β-PbO2鍍層,β-PbO2表面層與a-PbO2中間層具有令人十分滿意的親和力。
電沉積α-PbO2實(shí)例 1:一氧化鉛( PbO)溶解于 3.5mol/L NaOH 水溶液中至飽和,在上述含 PbO 電解液中,電流密度1A/dm2,40℃,電積2h,
可制得厚度約 10μm 的α-PbO2層。
電沉積α-PbO2實(shí)例 2:在溶解了 0.124mol/L PbO 的4.1mol/L NaOH 溶液中,40℃,與飽和甘汞電極相對(duì)比,控制試樣基體的陽(yáng)極電位為+0.250V,作為不會(huì)產(chǎn)生電積應(yīng)力的條件。
α-Pb2,層厚度約 20~500μm,過(guò)厚會(huì)引起腐蝕和導(dǎo)電問(wèn)題。
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